ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Редько Р.А., Гориня Л.М. Лабораторна робота з фізики на тему:Дослідження електричного поля Київ 2010 Лабораторна робота №4 Дослідження електричного поля 1. Мета роботи. 1. Провести експериментальне дослідження електричного поля простої геометричної форми; отримати графічну схему розподілу силових лiнiй та лiнiй однакового потенціалу за допомогою електричного зонду. 2. Визначити напруженість електричного поля в різних його точках. Встановити залежність напруженості електричного поля від відстані вздовж силової лінії. 2. Теоретичні відомості. Будь-який заряд змінює властивості простору, який його оточує, бо створює в ньому електричне поле. Уявлення про електричне поле було введене М. Фарадеєм в 30-тi роки ХIХ століття. Електричне поле є частковою формою прояву електромагнітного поля, матеріальним носієм взаємодії між зарядами. Електричні заряди завжди взаємодіють один з одним, тому що навколо кожного заряду існує електричне поле. Електричне поле характеризується в кожній точці простору значенням вектора напруженості поля
i значенням потенціалу
. Напруженість є силовою характеристикою електричного поля і визначається силою, яка діє на одиничний точковий заряд, розташований в даній точці поля:
(1) Напрямок вектора
співпадає з напрямком сили, яка діє зі сторони поля на позитивний точковий заряд. Якщо поле створене позитивним зарядом, то вектор
напрямлений від заряду (рис. 1, а), якщо ж поле створене негативним зарядом, то вектор
напрямлений до заряду (рис. 1, б). Рис. 1. Електричне поле можна задати, якщо вказати для кожної точки простору величину i напрямок вектора
. Графічно поле характеризують за допомогою лiнiй напруженості або силових лiнiй. Силовою лінією або лiнiєю вектора напруженості електричного поля називають таку лінію, для якої напрямок дотичної в кожній точці співпадає з напрямком вектора напруженості (рис. 2). Рис. 2. Силові лінії системи двох різнойменних зарядів починаються на позитивному заряді, а закінчуються на негативному (рис. 3). Рис. 3. Щоб за допомогою силових лiнiй можна було зобразити не тільки напрямок, але й величину напруженості поля, домовились проводити силові лінії з певною густиною (густина лiнiй чисельно характеризує величину напруженості поля 
). Так, наприклад, з рис. 3 видно, що біля зарядів, де більша напруженість, густина лiнiй більша. Силову лiнiю можна провести через будь-яку точку поля. Так як в кожній точці поля вектор напруженості має цілком визначений напрямок, то силові лінії ніде не перетинаються. Завдяки наочності такий спосіб представлення полів широко застосовується в електротехніці. Іншою енергетичною характеристикою електричного поля є потенціал. Потенціалом в даній точці електростатичного поля називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює потенцiальнiй енергії одиничного позитивного точкового заряду, розташованого в цій точці:
. (2) При переміщенні заряду q з однієї точки поля в іншу виконується робота, яка дорівнює рiзницi потенціальних енергій заряду в цих точках:
. (3) Якщо заряд q із точки з потенціалом
віддаляється на нескінченість (в місце, де потенціал
1 = 0), то робота А∞ = qφ, (4)
. (5) Тобто потенціал чисельно дорівнює роботі, яку здійснюють сили поля над одиничним позитивним зарядом при віддаленні його з даної точки поля на нескінченість. Для поля, створеного деяким точковим зарядом q, потенціал залежить від вiдстанi r від цього заряду:
, (6) де ε – діелектрична проникність середовища. Це означає, що в просторі можна виділити таку сукупність точок, для яких потенціал буде однаковим. Поверхня, всі точки якої мають однаковий потенціал назив...